「超级电容」的工作原理

超级电容电池又名黄金电容、法拉电容，它经过极化电解质来储能，归于双电层电容的一种。因为其储能的进程并不产生化学反应，因此这种储能进程是可逆的，正因为此超级电容器可以重复充放电数十万次。超级电容一般运用活性碳电极材料，具有吸附面积大，静电储存多的特征，在新动力轿车中有广泛运用。

超级电容器电池又名双电层电容器(ElectricalDouble-LayerCapacitor)是一种新式储能设备，它具有充电时间短、运用寿数长、温度特性好、节约动力和绿色环保等特征。超级电容器用处广泛。用作起重设备的电力平衡电源，可提供超大电流的电力；用作车辆主张电源，主张功率和可靠性都比传统的蓄电池高，可以悉数或部分替代传统的蓄电池；用作车辆的牵引动力可以出产电动轿车、替代传统的内燃机、改造现有的无轨电车；用在军事上可保证坦克车、坦克车等战车的顺利主张（尤其是在严寒的冬季）、作为激光兵器的脉冲动力。此外还可用于其他机电设备的储能动力

超级电容器因为石油资源日趋短少，并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严峻（尤其是在大、中城市），人们都在研讨替代内燃机的新式动力设备。现已进行混合动力、燃料电池、化学电池产品及运用的研讨与开发，获得了必定的成效。可是因为它们固有的运用寿数短、温度特性差、化学电池污染环境、系统凌乱、造价高昂等自身缺陷，一贯没有很好的处理办法。而超级电容器以其优异的特性取长补短，可以部分或悉数替代传统的化学电池用于车辆的牵引电源和主张动力，并且具有比传统的化学电池愈加广泛的用处。正因为如此，世界各国（特别是西方发达国家）都鞠躬尽瘁地对超级电容器进行研讨与开发。其间美国、日本和俄罗斯等国家不仅在研制出产上走在前面，并且还建立了专门的国家管理机构（如：美国的USABC、日本的SUN、俄罗斯的REVA等），拟定国家发展计划，由国家投入巨资和人力，活跃推动。就超级电容器技术水平而言，现在俄罗斯走在世界前面，其产品现已进行商业化出产和运用，并被第17届世界电动车年会（EVS—17）评为最先进产品，日本、德国、法国、英国、澳大利亚等国家也在奋起直追，现在各国推行运用超级电容器的范畴已恰当广泛。在我国推行运用超级电容器，可以削减石油耗费，减轻对石油进口的依赖，有利于国家石油安全；有效地处理城市尾气污染和铅酸电池污染问题；有利于处理战车的低温主张问题。现在，国内主要有10余家企业在进行超级电容器的研制

超级电容器是建立在德国物理学家亥姆霍兹提出的界面双电层理论基础上的一种全新的电容器。众所周知，刺进电解质溶液中的金属电极表面与液面两端会出现符号相反的过剩电荷，然后使相间产生电位差。那么，假定在电解液中一同刺进两个电极，并在其间施加一个小于电解质溶液分化电压的电压，这时电解液中的正、负离子在电场的作用下会活络向南北极运动，并分别在两上电极的表面构成严密的电荷层，即双电层，它所构成的双电层和传统电容器中的电介质在电场作用下产生的极化电荷类似，然后产生电容效应，严密的双电层近似于平板电容器，可是，因为严密的电荷层距离比一般电容器电荷层间的距离更小得多，因此具有比一般电容器更大的容量。

双电层电容器与铝电解电容器比较内阻较大，因此，可在无负载电阻状况下直接充电，假定出现过电压充电的状况，双电层电容器将会开路而不致损坏器材，这一特征与铝电解电容器的过电压击穿不同。一同，双电层电容器与可充电电池比较，可进行不限流充电，且充电次数可达10E6次以上，因此双电层电容不光具有电容的特性，一同也具有电池特性，是一种介于电池和电容之间的新式特别元器材。

超级电容的容量比一般的电容器大得多。因为其容量很大，对表面现和电池相同，因此也称作“电容电池”或说“黄金电池”。超级电容器电池也归于双电层电容器,它是现在世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种,其基本原理和其它品种的双电层电容器相同,都是运用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量.

传统物理电容中储存的电能来源于电荷在两块极板上的分别,两块极板之间为真空(相对介电常数为1)或一层介电物质(相对介电常数为ε)所阻隔,电容值为:C=ε·A/3.6πd·10-6(μF)其间A为极板面积,d为介质厚度。所储存的能量为:E=C(ΔV)2/2，其间C为电容值,ΔV为极板间的电压降.可见,若想获得较大的电容量,储存更多的能量,有必要增大面积A或削减介质厚度d，但这个弹性空间有限，导致它的储电量和储能量较小。超级电容选用活性炭材料制作成多孔电极,一同在相对的碳多孔电极之间充填电解质溶液,当在两端施加电压时,相对的多孔电极上分别调集正负电子,而电解质溶液中的正负离子将因为电场作用分别调集到与正负极板相对的界面上,然后构成两个集电层,恰当于两个电容器串联,因为活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面积(即获得了极大的电极面积A),并且电解液与多孔电极间的界面距离不到1nm(即获得了极小的介质厚度d),根据前面的计算公式可以看出,这种双电层电容器比传统的物理电容的容值要大许多,比容量可以行进100倍以上,然后使单位分量的电容量可达100F/g，并且电容的内阻还能保持在很低的水平，碳材料还具有成本低，技术老到等利益。然后使运用电容器进行大电量的储能成为或许，且在实践运用时，可以经过串联或许并联以行进输出电压或电流。[1]

（1）充电速度快，只需充电几十秒到几分钟就可抵达其额定容量的95%以上；而现在运用面积最大的铅酸电池充电一般需求几个小时。

（2）循环运用寿数长，深度充放电循环运用次数可达50万次，假定对超级电容每天充放电20次，连续运用可达68年。假定相应地和铅酸电池比较,它的运用寿数可达68年,且没有“回想效应”。

（3）大电流放电才能超强，能量转化功率高，进程丢失小，大电流能量循环功率≥90%；

（4）功率密度高，可达300W/kg~5000W/kg，恰当于一般电池的数十倍；比能量大大行进，铅酸电池一般只能抵达200W/kg，而超级电容电池现在研制已可达10KW/kg，

（5）产品原材料构成、出产、运用、储存以及拆解进程均没有污染，是志向的绿色环保电源；

（6）充放电线路简略，无需充电电池那样的充电电路，安全系数高，长期运用免维护；

（7）超低温特性好，运用环境温度规划宽达-40℃～+70℃；

（8）检测便当，剩下电量可直接读出；

（9）单体容量规划一般0.1F--3400F。